CN102472793B - 电池控制系统和车辆 - Google Patents

Abstract

一种电池控制系统，其控制车辆中的外部充电单元，该车辆包含车体、发动机、电动机、二次电池和外部充电单元，电池控制系统包含劣化检测单元，该单元在二次电池由外部充电单元进行充电期间检测二次电池的劣化。

Description

电池控制系统和车辆

技术领域

本发明涉及电池控制系统，其包含：发动机；二次电池，其用作驱动动力源；外部充电单元，其使用外部电源对二次电池进行充电，本发明还涉及包含该电池控制系统的车辆。

背景技术

近些年来，能够用外部电源充电的二次电池作为驱动动力源安装于其上的可外部充电的电气车辆——例如所谓的插入式(plug-in)电气车辆——以及发动机以及二次电池作为驱动动力源安装于其上的所谓的混合动力电气车辆投入实际应用。日本专利申请公开No.2003-18756介绍了当二次电池进行充电时计算安装在电气车辆上的二次电池的内阻。

同时，不像仅仅将二次电池用作驱动动力源的电气车辆那样，有必要对二次电池与发动机作为驱动动力源安装于其上的插入式混合动力电气车辆的发动机和二次电池进行控制，以便使得车辆的行驶性能稳定化。然而，注意到，二次电池随着使用而劣化。因此，在插入式混合电气车辆中，用于使得车辆的行驶性能稳定化的控制不能在二次电池和发动机上适当地执行，除非以高准确度把握二次电池的当前劣化情况。因此，在车辆行驶中可能产生问题，或者，二次电池可能进一步劣化。

发明内容

本发明提供了一种用于车辆的电池控制系统，车辆包含发动机、电动机、二次电池和外部充电单元，外部充电单元使用外部电源对二次电池进行外部充电，该系统对外部充电单元进行控制，以便准确地检测二次电池的劣化。本发明还提供了包含该电池控制系统的车辆。

本发明第一实施形态涉及一种车辆中的电池控制系统，其对外部充电单元进行控制，车辆包含车体、安装在车体上的发动机和电动机、用作电动机的驱动动力源的二次电池、使用位于车体外部的外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电单元。电池控制系统包含劣化检测单元，其在由外部充电单元对二次电池进行外部充电的过程中检测二次电池的劣化。

上面介绍的电池控制系统包含劣化检测单元，该单元在由外部充电单元对二次电池进行充电期间检测二次电池的劣化。因此，二次电池的劣化用由使用外部电源的外部充电单元获得的稳定的充电电流来检测，而不是用使用发动机或电动机对二次电池进行充电的充电电流。因此，电池控制系统以高的准确度检测二次电池的劣化。

外部充电单元可经由电缆连接到位于车体外部的家用插座或墙壁插座，并可用于经由变换器对二次电池进行充电。

外部电源的实例包括从一般在家庭中使用的家用插座(额定电压：100V)供电的电源，以及从工厂中使用的工业插座(额定电压：100-300V)供电的电源，等等。外部电源的另一实例为充电器(安装型快速充电器，便携式快速充电器等)，其位于车辆外部，并将从上述插座获得的电能供到车辆。二次电池的劣化可能出于例如二次电池的电池电阻增大或二次电池的容量减小的形式。

根据本发明上述实施形态的电池控制系统可还包含：外部充电电流改变单元，其在多个外部电流值中循序改变外部充电单元使用外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电电流的量值，劣化检测单元可包含电流改变型劣化检测单元，基于当二次电池以作为上述多个外部电流值之一的第一外部电流值进行外部充电时以及当二次电池以作为所述多个外部电流值中的另一个的第二外部电流值进行外部充电时在二次电池中相应地产生的电压，电流改变型劣化检测单元检测二次电池的劣化。

上面介绍的电池控制系统包含如上所述的外部充电电流改变单元，劣化检测单元包含如上所述的电流改变型劣化检测单元。采用这种布置，使用多个外部电流值以及与相应的电流值对应的电池电压，系统能够检测二次电池的劣化。因此，相比于使用特定外部电流值以及与该外部电流值对应的电池电压的情况，系统能够以较高的准确度检测二次电池的劣化。

外部电流值意味着当二次电池的劣化被检测时经过二次电池的外部充电电流的量值。

根据本发明上面的实施形态的电池控制系统还可包含外部充电中断单元，在外部充电后的预定的中断时间段上，该单元停止二次电池由外部充电单元使用外部电源进行的外部充电，并将二次电池引入无负荷条件，劣化检测单元可包含充电中断型劣化检测单元，基于在所述预定的中断时间段期间发生的二次电池的电池电压变化，充电中断型劣化检测单元检测二次电池的劣化。

二次电池具有这样的特性，如果二次电池停止被充电并被引入无负荷条件，电池电压在充电停止后立即暂时大大下降(以第一电压)，接着，缓慢或逐渐地下降(以第二电压)。考虑到第一电压的程度的电压下降不依赖于二次电池的电池特性，例如导线的接触电阻，而是由对于经过电池的电流的电阻导致。另一方面，考虑到第二电压的程度的电压下降由二次电池中的电化学反应带来的材料扩散导致。因此，可以认为，第二电压的量值反映了电化学反应在二次电池中发生的情况如何。

基于上述发现，上面介绍的电池控制系统包含外部充电中断单元，劣化检测单元包含充电中断型劣化检测单元。采用这种布置，上面提到的第一电压和第二电压由在所述预定的中断时间段上将二次电池保持在无负荷条件时电池电压的变化来检测。于是，由二次电池中的电化学反应引起的电池电阻由二次电池的电池特性导致的第二电压下降获得，基于由此获得的电池电阻，电池劣化程度能以高的准确度检测。

上面提到的中断时间段优选为10秒或更长，更为优选的是，一分钟或更长。上面提到的无负荷条件意味着充电电流或放电电流均不在二次电池中流动的条件。

根据本发明上面的实施形态的电池控制系统还可包含：充电状态检测单元，其检测二次电池的充电状态；劣化检测执行单元，当在外部充电单元使用外部电源对二次电池进行外部充电的同时由充电状态检测单元检测的二次电池充电状态变为指定充电状态时，劣化检测执行单元使得劣化检测单元执行检测二次电池劣化的过程。

上面介绍的电池控制系统包含上面提到的充电状态检测单元和劣化检测执行单元。采用这样的布置，系统在电池处于指定充电状态(例如SOC＝50％)时检测二次电池的劣化程度，故能以高的准确度把握劣化程度随着时间的变化，且二次电池的劣化能被准确检测。

在这种连接中，充电状态(SOC)为指示二次电池中存在多大放电容量的指标。

在上面介绍的电池控制系统中，当二次电池的充电状态变为多个指定充电状态中的一个时，劣化检测执行单元可使得劣化检测单元执行检测二次电池劣化的过程。

如上所述，如果二次电池处于不同的充电状态(例如SOC 50％和SOC90％)，例如电池电阻等的指示劣化程度的指标可能为不同的值。鉴于这一点，上面介绍的电池控制系统在电池处于多个指定充电状态时检测二次电池的劣化。因此，由所述多个指定充电状态的劣化情况，系统能以进一步改进的准确度确定劣化程度。

在如上所述的电池控制系统中，基于二次电池的电池电阻的量值，劣化检测单元可检测二次电池的劣化。

随着电池劣化而增大的电池电阻为指示劣化程度的有效指标或量度。因此，基于二次电池的电池电阻的量值，如上所述的电池控制系统检测二次电池的劣化。因此，通过比较在不同时间点上测量的电池电阻量值，可以以高的准确度检测电池劣化程度。

电池电阻可以为例如二次电池的内阻。在例如二次电池以同样量值的电流放电的情况下，二次电池的视在电池电压随着二次电池的电池电阻量值增大而减小，导致二次电池输出的降低(放电期间，电池电压和电流量值的乘积)。因此，电池电阻量值的增大或减小为指示二次电池劣化程度的指标的一个实例。

本发明的第二实施形态涉及车辆，车辆包含车体、安装在车体上的发动机或电动机、用作电动机驱动动力源的二次电池、使用位于车体外部的外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电单元、根据本发明第一实施形态的电池控制系统。

车辆包含上面介绍的电池控制系统，因此能够使用与由发动机或电动机所提供的相比更为稳定的外部电源的电流(充电电流)来检测二次电池的劣化。因此，车辆能够检测用作电动机驱动动力源的二次电池的劣化。

附图说明

在下面参照附图对本发明示例性实施例的详细介绍中，将会介绍本发明的特征、优点、技术以及工业显著性，在附图中，类似的号码表示类似的元件，且其中：

图1为根据本发明第一与第二实施例的车辆的透视图；

图2为根据第一与第二实施例的车辆上安装的电池组件的阐释图；

图3A与3B为流程图，其示出了第一实施例的主程序；

图4为一流程图，其示出了第一实施例的电流改变型劣化检测子程序；

图5为一流程图，其示出了第一实施例的第一充电恢复子程序；

图6为一流程图，其示出了第一实施例的第二充电恢复子程序；

图7为一流程图，其示出了第一实施例的第三充电恢复子程序；

图8为一图表，其示出了第一实施例的二次电池的端电压与外部充电电流值之间的关系；

图9A、9B为流程图，其示出了第二实施例的主程序；

图10为一流程图，其示出了第二实施例的充电中断型劣化检测子程序；

图11为一流程图，其示出了第二实施例的第一充电中断子程序；

图12为一流程图，其示出了第二实施例的第二充电中断子程序；

图13为一流程图，其示出了第二实施例的第三充电中断子程序；

图14为一图表，其示出了二次电池的端电压随着时间的变化。

具体实施方式

将参照附图介绍本发明的第一实施例。一开始将介绍根据第一实施例的车辆1。图1为车辆1的透视图。车辆1为插入式混合电气车辆，其包含：车体90，发动机50，前电动机41，后电动机42，构成电池组件20的多个锂离子二次电池(其也可简称为“电池”)，控制装置10。车辆1还包含：第一电缆61和第二电缆62，其一起连结为电缆60；第一变换器71；第二变换器72；转换器73；插入式电缆80，其具有安装在其远端的插头80P。在车辆1中，插入式电缆80、转换器73和第二电缆62构成外部充电单元M1。

在车辆1正在运行中时(即点火钥匙处于开启位置)，车辆1能够使用前电动机41和后电动机42像电气车辆一样行驶，也能够使用前电动机41、后电动机42和发动机50作为混合电气车辆行驶。在车辆1的运行结束之后(即当点火钥匙处于关闭位置时)，电池组件20中的多个电池21B能使用安装在车辆1外部的外部电源XV以基本上与电气车辆中相同的方式被充电。此实施例的外部电源XV从家用插座或一般在家中使用的墙壁插座(额定电压：100V)供给电力。当外部电源XV被使用时，位于插入式电缆80的远端的插头80P(见图1)直接插入家用插座。

车辆1的第一电缆61将第一变换器71与电池组件20电气连接，并将第二变换器72与电池组件20电气连接。第二电缆62将转换器73与电池组件20电气连接。第一电缆61和第二电缆62一起连接为一束，并接着用绝缘树脂覆盖，以提供分支电缆60(见图1)。

如图2所示，车辆1的电池组件20具有：电池部分21，其包含布置在电池容器21A中的多个电池21B；电池监视装置22。电池监视装置22使用检测线(未示出)获得各个电池21B的端子之间的端电压VA的值。另外，电池监视装置22使用电流传感器(未示出)获得经过电池组件20的电流(外部充电电流EC和外部放电电流ED，其将在下面介绍)的量值。在电池部分21中，各自包含绕卷型发电元件(未示出)的一百个电池21B被容纳在矩形的盒状电池容器中。这些电池21B用螺栓和母线BB紧固，并因此彼此串联连接。

车辆1的控制装置10包含微计算机，其具有CPU、ROM和RAM(未示出)，并被配置为运行特定的程序。控制装置10与安装在车辆1中的前电动机41、后电动机42、发动机50、第一变换器71、第二变换器72、转换器73、电池监视装置22通信。在控制装置10中，将在下面介绍的电池21B的电池电阻(第一状态电阻RAX，第二状态电阻RAY，第三状态电阻RAZ)中，车辆上的电池的初始安装期间的电池电阻(第一状态初始电阻RAX0，第二状态初始电阻RAY0，第三状态初始电阻RAZ0)的数字值预先被存储。

控制装置10控制上面介绍的外部充电单元M1。也就是说，控制装置10控制外部充电单元M1的转换器73，以便使用外部电源XV对电池组件20(电池21B)充电。

在电池21B用外部充电单元M1充电期间，基于电池21B的电池电阻的变化率RM(其将在下面介绍)，根据图3A、3B所示的主程序，控制装置10检测电池21B的劣化。主程序将参照图3A到图7的流程图详细介绍。

在一开始，车辆1的运行结束(即点火钥匙被关闭)(步骤S1)，在步骤S2中判断外部充电单元M1的插入式电缆80是否被连接到外部电源XV。具体而言，控制装置10检测外部电源XV的电压(例如AC 100V)是否经由插入式电缆80被施加到转换器73。如果插入式电缆80没有被连接到外部电源XV，步骤S2重复执行。如果插入式电缆80被连接到外部电源XV，控制装置10进行到步骤S3。

在步骤S3中，控制装置10使得外部充电单元M1开始电池21B的外部充电。在此步骤中，控制装置10控制转换器73，使得电池21B被外部充电的外部充电电流EC的量值(外部充电电流值ECX)变得等于预定的基本电流值C0。

在步骤S4中，判断电池21B的充电状态(SOC)SC是否等于预定值。具体而言，判断电池21B的端电压VA是否等于或低于与第一充电状态SC1(其对应于SOC 50％，在本实施例中)对应的第一状态电压VS1。如果端电压VA高于第一状态电压VS1，控制装置10进行到步骤S6。另一方面，如果端电压VA等于或低于第一状态电压VS1，控制装置10进行到步骤S5。在步骤S5中，判断端电压VA是否等于第一状态电压VS1。如果端电压VA低于第一状态电压VS1，步骤S5重复执行。结果，电池21B的充电进行。另一方面，如果端电压VA等于第一状态电压VS1，控制装置10进行到步骤S20的电流改变型劣化检测子程序，其将在下面介绍，其中，外部充电电流值变化或改变到多个充电电流值C1、C2、C3，以便对电池21B进行外部充电。

在步骤S6中，判断以基本电流值C0充电的电池21B的端电压VA是否等于或低于与第二充电状态SC(对应于SOC 70％，在此实施例中)对应的第二状态电压VS2。如果端电压VA高于第二状态电压VS2，控制装置10进行到步骤S8。另一方面，如果端电压VA等于或低于第二状态电压VS2，控制装置10进行到步骤S7。在步骤S7中，判断端电压VA是否等于第二状态电压VS2。如果端电压VS低于第二状态电压VS2，步骤S7重复执行。结果，电池21B的充电进行。另一方面，如果端电压VA等于第二状态电压VS2，控制装置10进行到步骤S20的电流改变型劣化检测子程序。

在步骤S8中，判断以基本电流值C0充电的电池21B的端电压VA是否等于或低于与第三充电状态SC3(对应于SOC 90％，在此实施例中)对应的第三状态电压VS3。如果端电压VA高于第三状态电压VS3，控制装置10进行到步骤S10。另一方面，如果端电压VA等于或低于第三状态电压VS3，控制装置10进行到步骤S9。在步骤S9中，判断端电压VA是否等于第三状态电压VS3。如果端电压VA低于第三状态电压VS3，步骤S9重复执行。结果，电池21B的充电进行。另一方面，如果端电压VA等于第三状态电压VS3，控制装置10进行到步骤S20中的电流改变型劣化检测子程序。

下面，将参照附图介绍步骤S20的电流改变型劣化检测子程序。电流改变型劣化检测子程序S20包含第一充电恢复子程序S30、第二充电恢复子程序S40、第三充电恢复子程序S50。在第一充电恢复子程序S30中，电池21B的外部充电电流值ECX被改变为指定的充电电流值C1，外部充电以短的时间段恢复。在第二充电恢复子程序S40中，电池21B的外部充电电流值ECX被改变到指定的充电电流值C2，外部充电以短的时间段恢复。在第三充电恢复子程序S50中，外部充电电流值ECX被改变为指定的充电电流值C3，外部充电以短的时间段恢复。于是，电池21B的电池电阻(第一状态电阻RAX，第二状态电阻RAY，第三状态电阻RAZ)基于分别在第一充电恢复子程序S30、第二充电恢复子程序S40和第三充电恢复子程序S50中获得的测量值来计算。电流改变型劣化检测子程序S20在电池21B上进行，关于该电池，主程序的步骤S5、步骤S7或步骤S9的条件得到满足。也就是说，电池21B的充电状态SC可以为第一充电状态SC1或第二充电状态SC2或第三充电状态SC3。首先，下面将阐释电池21B的充电状态SC为第一充电状态SC1的情况。

在一开始，在步骤S21中，电池21B以基本电流值C0的外部充电停止五分钟。结果，电池21B的端电压VA一度从负荷下的电压稳定到无负荷电压(开路电压)。

于是，控制装置10进行到步骤S30的第一充电恢复子程序。在第一充电恢复子程序S30中，如图5所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第一充电电流值C1(0.5A，在此实施例中)，外部充电以短暂的时间段(5秒)被恢复(步骤S31)。于是，在从恢复外部充电起5秒已经过去后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第一恢复电压V1X)(步骤S32)。

于是，在步骤S33中，电池21B的外部放电电流ED的量值(外部放电电流值EDX)被设置为第一放电电流值D1(D1＝C1)，其等于步骤S31的第一充电电流值C1，电池21B被放电。放电持续时间(放电时间)被设置为5秒，故电池21B在上面的步骤S31中外部充电的电量被释放。因此，电池21B在放电后的充电状态SC变得等于刚好在步骤S22之前所建立的。在执行步骤S33后，电池21B在给定时间段上被保持在无负荷条件(步骤S34)，控制装置10返回到电流变化型劣化检测子程序S20。

接着，控制装置10进行到步骤S40的第二充电恢复子程序。在第二充电恢复子程序S40中，如图6所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第二充电电流值C2(0.1A，在此实施例中)，外部充电以短的时间段被恢复(5秒)(步骤S41)。于是，电池监视装置22在从外部充电恢复起5秒已经过去后测量电池21B的端电压(第二恢复电压V2X)(步骤S42)。

于是，在步骤S43中，外部放电电流值EDX被设置为第二放电电流值D2(D2＝C2)，其等于步骤S41的第二充电电流值C2，电池21B被放电(放电时间为5秒)。在步骤S43执行后，电池21B在给定的时间段上被保持在无负荷条件(步骤S44)，控制装置10返回到电流改变型劣化检测子程序S20。

接着，控制装置10进行到步骤S50的第三充电恢复子程序。在第三充电恢复子程序S50中，如图7所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第三充电电流值C3(2.0A，在此实施例中)，外部充电以短的时间段恢复(5秒)(步骤S51)。于是，电池监视装置22在从外部充电恢复起5秒过去后测量电池21B的端电压(第三恢复电压V3X)(步骤S52)。于是，控制装置10返回到电压变化型劣化检测子程序S20。

于是，在步骤S22中，基于第一充电电流值C1、第二充电电流值C2、第三充电电流值C3以及由电池监视装置22测量的第一恢复电压V1X、第二恢复电压V2X、第三恢复电压V3X，控制装置10计算对于充电状态SC为第一充电状态SC1(SOC 50％)的情况下的第一状态电阻RAX，作为电池21B的电池电阻之一。具体而言，第一充电恢复子程序S30的测量条件和测量结果(第一充电电流值C1，第一恢复电压V1X)、第二充电恢复子程序S40的测量条件和测量结果(第二充电电流值C2，第二恢复电压V2X)、第三充电恢复子程序S50的测量条件和测量结果(第三充电电流值C3，第三恢复电压V3X)被绘制在图表上(见图8)，其中，纵轴表示电池21B的端电压VA，横轴表示外部充电电流值ECX。于是，绘制经过图表上的这些点的回归线(第一回归线LX)，第一回归线LX的斜率被确定为电池21B的第一状态电阻RAX。

在电池21B的充电状态SC为第二状态SC2(SOC 70％)的情况下以及充电状态SC为第三充电状态SC3(SOC 90％)的情况下，处于第二充电状态SC2的电池21B的第二状态电阻RAY和处于第三充电状态SC3的第三状态电阻RAZ以与上面介绍的步骤S22同样的方式计算。具体而言，在充电状态为第二充电状态SC2的情况下，第一充电恢复子程序S30的测量条件和测量结果(第一充电电流值C1，第一恢复电压V1Y)、第二充电恢复子程序S40的测量条件和测量结果(第二充电电流值C2，第二恢复电压V2Y)、第三充电恢复子程序S50的测量条件和测量结果(第三充电电流值C3，第三恢复电压V3Y)，在图表中如图8所示绘制。于是，绘制经过图表上的这些点的回归线(第二回归线LY)，第二回归线LY的斜率被确定为电池21B的第二状态电阻RAY。在充电状态SC为第三充电状态SC3的情况下，同样地，第一充电恢复子程序S30的测量条件和测量结果(第一充电电流值C1、第一恢复电压V1Z)、第二充电恢复子程序S40的测量条件和测量结果(第二充电电流值C2、第二恢复电压V2Z)、第三充电恢复子程序S50的测量条件和测量结果(第三充电电流值C3、第三恢复电压V3Z)在图表中如图8所示绘制，如同充电状态SC为第二充电状态SC2的情况下那样。于是，经过图表上的这些点的回归线(第三回归线LZ)被绘制，第三回归线LZ的斜率被确定为电池21B的第三状态电阻RAZ。

于是，在步骤S23中，计算电池21B的第一状态电阻的变化率RMX。第一状态电阻变化率RMX为将第一状态电阻值RAX除以电池21B的第一状态初始电阻RAX0获得的值。在电池21B的充电状态SC为第二充电状态SC2的情况下以及充电状态SC为第三充电状态SC3的情况下，同样地，以与上面介绍的同样的方式，分别计算第二状态电阻变化率RMY和第三状态电阻变化率RMZ。

于是，在步骤S24中，判断电池电阻的三个变化率(第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ)是否已经分别关于第一充电状态SC1、第二充电状态SC2、第三充电状态SC3获得。如果第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ中的任何一个尚未获得，控制装置10跳过步骤S25，进行到步骤S26。另一方面，如果获得了所有的第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ，控制装置10进行到步骤S25，计算电池21B的电池电阻的变化率RM。

在步骤S25中，电池电阻变化率RM通过对第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ求平均来计算。电池电阻变化率RM、第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ提供了指示电池21B的劣化程度的指标。

在步骤S26中，恢复电池21B以基本电流值C0的外部充电，控制装置10完成电流改变型劣化检测子程序S20，并回到主程序。在步骤S10中，判断以基本电流值C0充电的电池21B的端电压VA是否等于与完全充电状态(SOC 100％)对应的完全充电电压VF。如果端电压VA低于完全充电电压VF，控制装置10恢复到步骤S4。如果端电压VA等于完全充电电压VF，控制装置10进行到步骤S11，结束电池21B的外部充电。

由于发动机50或前电动机41和后电动机42的运行产生的经过电池21B的充电电流的量值以大的程度变化，不能对于即使例如1秒保持恒定。相应地，难以通过使用发动机50或前电动机41和后电动机42以指定的时间段(例如5秒)对电池21B充电，在充电电流的量值被控制为预定值(例如上面指示的第一充电电流值C1)的情况下，在稳定的条件下测量电池21B的电池电阻。

另一方面，根据此实施例的车辆1的控制装置10被配置为执行电流改变型劣化检测子程序S20，以便在电池21B用外部充电单元M1充电期间，检测指示电池21B的劣化程度的电池电阻变化率RM。因此，通过使用由外部充电单元M1使用外部电源XV获得的稳定的外部充电电流EC，而不是使用发动机50或前电动机41和后电动机42对电池21B充电的充电电流，可以检测电池21B的电池电阻RAX、RAY、RAZ，并由上述电池电阻，确定指示劣化程度的电池电阻变化率RM。因此，控制装置10能够以高准确度检测电池21B的劣化。

另外，由控制装置10执行的电流改变型劣化检测子程序S20包含第一充电恢复子程序S30、第二充电恢复子程序S40、第三充电恢复子程序S50。因此，例如，在当前充电状态SC为第一充电状态SC1时(即当电池21B处于第一充电状态SC1时)，使用多个充电电流值C1、C2、C3以及对应于相应的充电电流值C1、C2、C3的第一恢复电压V1X、第二恢复电压V2X、第三恢复电压V3X，获得指示劣化程度的第一状态电阻变化率RMX。相比于使用特定外部充电电流值ECX(例如第一充电电流值C1)、对应的第一恢复电压V1X，处于第一充电状态SC1的电池21B的开路电压获得的电池电阻变化率，第一状态电阻变化率RMX以较高的准确度表征劣化程度。同样地，在当前充电状态SC为第二充电状态SC2时，通过使用多个充电电流值C1、C2、C3以及对应于相应的充电电流值C1、C2、C3的第一恢复电压V1Y、第二恢复电压V2Y、第三恢复电压V3Y获得第二状态电阻变化率RMY。相比于通过使用特定的外部充电电流值ECX(例如第一充电电流值C1)、对应的第一恢复电压V1Y、处于第二充电状态SC2的电池21B的开路电压获得的电池电阻变化率，第二状态电阻变化率RMY以较高的准确度表证劣化程度。在当前充电状态SC为第三充电状态SC3时，通过使用多个充电电流值C1、C2、C3以及对应于相应充电电流值C1、C2、C3的第一恢复电压V1Z、第二恢复电压V2Z、第三恢复电压V3Z获得第三状态电阻变化率RMZ。相比于通过使用特定外部充电电流值ECX(例如第一充电电流值C1)、第一恢复电压V1Z、处于第三充电状态SC3的电池21B的开路电压获得的电池电阻变化率，第三状态电阻变化率RMZ以较高的准确度表征劣化程度。

电池电阻变化率RM——其为上面提到的第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY和第三状态电阻变化率RMZ的平均值——也以高准确度代表了电池21B的劣化程度。相应地，电池21B的劣化能基于电池电阻变化率RM以高准确度检测。

同时，已经发现，电池21B的电池电阻依赖于电池21B的充电状态SC而变化。相应地，优选为，当电池处于指定充电状态SC时，检测随时间的电池电阻变化。因此，本实施例的控制装置10包含：充电状态检测单元，其执行上面介绍的步骤S4、S6、S8；劣化检测执行单元，其执行上面介绍的步骤S5、S7、S9。采用这种布置，在当前充电状态SC为指定充电状态(例如第一充电状态SC1(SOC 50％))时，电池21B的电池电阻的量值(例如第一状态电阻RAX)能被检测。通过使用检测到的电池电阻，在指定充电状态(例如第一充电状态SC1)下电池电阻随时间的变化——例如第一状态电阻变化率RMX——能以高准确度把握，电池21B的劣化能基于变化率准确检测。

随着电池21B的充电状态SC变化，指示劣化程度的电池电阻变化率也倾向于变化，即变为不同的值。鉴于这种趋势，此实施例的控制装置10获得第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ，其各自指示在电池21B分别处于三种指定充电状态(第一充电状态SC1，第二充电状态SC2，第三充电状态SC3)时电池21B的劣化程度。于是，电池电阻变化率RM使用这些电阻变化率来获得，故电池21B的劣化程度能以进一步改进的准确度检测。

劣化程度通过由电池21B的电池电阻RAX、RAY、RAZ计算第一状态电阻变化率RMX、第二状态电阻变化率RMY、第三状态电阻变化率RMZ并进一步计算电池电阻变化率RM来检测。因此，通过比较随时间变化的电池电阻RAX、RAY、RAZ的量值，电池21B的劣化程度能以高的准确度检测。

使用与由发动机50或前电动机41与后电动机42所提供的充电电流相比具有较高稳定性的外部电源XV的外部充电电流EC，本发明的车辆1——其包含上面介绍的控制装置10——能够检测电池21B的电池电阻RAX、RAY、RAZ。因此，车辆1能够准确检测由用作电动机41、42的驱动动力源的电池21B的电池电阻变化率RM表征的劣化。

接着，将参照图1、2、9-14介绍根据本发明第二实施例的车辆101。第二实施例的车辆101与第一实施例的车辆的不同在于车辆101的控制装置110包含充电中断型劣化检测单元，其在外部充电后在预定的中断时间段上将电池引入无负荷条件，并基于中断时间段中发生的电池电压变化检测电池的劣化。

也就是说，充电中断型劣化检测子程序S120(见图9A、9B)用在第二实施例中，代替上面介绍的第一实施例的电流改变型劣化检测子程序S20(见图3A、3B)。充电中断型劣化检测子程序S120将在下面参照图10-14介绍。在控制装置110中，在将在下面介绍的电池21B的电池电阻(第一状态电阻RAX、第二状态电阻RAY、第三状态电阻RAZ)中，在车辆上的电池的初始安装周期中获得的电池电阻的数字值(第一状态初始电阻RBX0、第二状态初始电阻RBY0、第三状态初始电阻RBZ0)预先被存储。

如图10所示，充电中断型劣化检测子程序S120包含第一充电中断子程序S130、第二充电中断子程序S140、第三充电中断子程序S150。在第一充电中断子程序S130中，外部充电电流值ECX被变化为电池21B被外部充电的指定充电电流值C1，接着，外部充电在预定的中断时间段JT上停止。在第二充电中断子程序S140中，外部充电电流值ECX被变化为电池21B被外部充电的指定的充电电流值C2，于是，外部充电在预定的中断时间段JT上停止。在第三充电中断子程序S150中，外部充电电流值ECX被变为电池21B被外部充电的指定充电电流值C3，于是，外部充电在预定的中断时间段JT上停止。于是，基于在第一充电中断子程序S130、第二充电中断子程序S140、第三充电中断子程序S150中获得的测量值，计算电池21B的电池电阻RBX、RBY、RBZ以及第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ与电池电阻变化率RN。如同第一实施例中那样，充电中断型劣化检测子程序S120在电池21B上进行，关于该电池，在主程序的步骤S5、步骤S7或步骤S9中获得肯定决定(YES)。也就是说，当电池21B的当前充电状态SC为第一充电状态SC1、第二充电状态SC2或第三充电状态SC3时，执行充电中断型劣化检测子程序S120。首先，下面将介绍电池21B的当前充电状态SC为第一充电状态SC1的情况(其中，在步骤S5中获得肯定决定(YES))。

一开始，在步骤S121中，电池21B的以基本电流值C0的外部充电停止五分钟，如同第一实施例中一样。于是，控制装置110进行到步骤S130的第一充电中断子程序。在第一充电中断子程序S130中，如图11所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第一充电电流值C1(0.5A，在此实施例中)，外部充电以短暂的时间段恢复(30秒)(步骤S131)。于是，在从恢复外部充电起30秒已经过去以后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第一负载电压VL1X)(步骤S132)。

当电池21B停止充电并被引入无负荷条件时，在停止充电之后，端电压VA立即从负载电压VL临时减小到临时减小电压VM，并接着缓慢减小到最终电压VN，如图14所示。人们认为，从负载电压VL到临时减小的电压VM的减小不依赖于电池21B的电池特性，而是由于对经过导线的电流的电阻引起，例如导线的接触电阻。另一方面，人们认为，从临时减小电压VM到最终电压VN的减小是由于由电池21B中的电化学反应得到的材料扩散引起的。因此，可以认为，临时减小的电压VM和最终电压VN之间的差反映了电化学反应如何在电池21B中发生。

因此，在步骤S133中，外部充电在从外部充电恢复起30秒过去后停止，电池21B在预定的中断时间段JT(120秒，在此实施例中)上被引入无负荷条件。在中断时间段内，在步骤S134中，在从停止充电起0.5秒已经过去后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第一临时减小电压VM1X)。另外，在步骤S135中，在从停止充电起120秒已经过去后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第一最终电压VN1X)。

于是，在步骤S136中，电池21B的外部放电电流ED的量值(外部放电电流值EDX)被设置为第一放电电流值D1，其等于步骤S131的第一充电电流值C1，电池21B被放电30秒。结果，电池21B在上面的步骤S131中外部充电的电量被释放，使得电池21B的充电状态SC在放电后变得等于刚好在步骤S131之前所建立的。在步骤S136执行之后，电池21B被保持在无负荷条件达给定的时间段(步骤S137)，控制装置110返回到充电中断型劣化检测子程序S120。

于是，控制装置110进行到步骤S140的第二充电中断子程序。在第二充电中断子程序S140中，如图12所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第二充电电流值C2(1.0A，在此实施例中)，外部充电被恢复(步骤S141)。于是，在从外部充电恢复起30秒已过去后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第二负载电压VL2X)(步骤S142)。于是，在步骤S143中，外部充电在从外部充电恢复起30秒过去后停止，如步骤S133中一样，电池21B在预定的中断时间段JT上被引入无负荷条件。在中断时间段内，在从停止充电起0.5秒过去后，电池监视装置22在步骤S144中测量电池21B的端电压(第二临时减小电压VM2X)，并在停止充电起120秒已经过去后，在步骤S145中测量电池21B的端电压(第二最终电压VN2X)。

于是，在步骤S146中，电流21B的外部放电电流ED的量值(外部放电电流值EDX)被设置为与步骤S141中的第二充电电流值C2相等的第二放电电流值D2，电池21B被放电30秒。在步骤S146执行后，电池21B被保持在无负荷条件达给定的时间段(步骤S147)，控制装置110返回到充电中断型劣化检测子程序S120。

于是，控制装置110进行到步骤S150的第三充电中断子程序。在第三充电中断子程序S150中，如图13所示，电池21B的外部充电电流值ECX被设置为第三充电电流值C3(2.0A，在此实施例中)，外部充电恢复(步骤S151)。于是，在从恢复外部充电起30秒已经过去后，电池监视装置22测量电池21B的端电压(第三负载电压VL3X)(步骤S152)。于是，在步骤S153中，外部充电在从恢复外部充电起30秒已经过去后停止，电池21B在预定的中断时间段JT上被引入无负荷条件。在从停止充电起0.5秒过去后，电池监视装置22在步骤S154中测量电池21B的端电压(第三临时减小的电压VM3X)，并在从充电停止起120秒已经过去后，在步骤S155中测量电池21B的端电压(第三最终电压VN3X)。于是，控制装置110回到充电中断型劣化检测子程序S120。

接着，在步骤S122中，基于第一充电电流值C1、第二充电电流值C2，第三充电电流值C3以及由电池监视装置12测量的第一负载电压VL1X、第二负载电压VL2X、第三负载电压VL3X、第一临时减小电压VM1X、第二临时减小电压VM2X、第三临时减小电压VM3X、第一最终电压VN1X、第二最终电压VN2X、第三最终电压VN3X，控制装置110计算对于当前充电状态SC为第一充电状态SC1(SOC 50％)的情况下的电池21B的第一状态电阻RBX。

在电池21B的当前充电状态SC为第二充电状态SC2(SOC 70％)的情况下，以及在当前充电状态SC为第三充电状态SC3(SOC 90％)的情况下，同样地，第二充电状态SC2的第二状态电阻RBY和第三充电状态SC3的第三状态电阻RBZ以与上面介绍的步骤S122相同的方式计算。也就是说，在当前充电状态SC为第二充电状态SC2的情况下，基于充电电流值C1、C2与C3、在第一充电中断子程序S130中获得的测量结果(第一负载电压VL1Y，第一临时减小电压VM1Y，第一最终电压VN1Y)、在第二充电中断子程序S140中获得的测量结果(第二负载电压VL2Y，第二临时减小电压VM2Y，第二最终电压VN2Y)以及第三充电中断子程序S150的测量结果(第三负载电压VL3Y，第三临时减小电压VM3Y，第三最终电压VN3Y)，计算第二充电状态SC2的第二状态电阻RBY。另外，在当前充电状态SC为第三充电状态SC3的情况下，基于充电电流值C1、C2与C3，在第一充电中断子程序S130中获得的测量结果(第一负载电压VL1Z，第一临时减小电压VM1Z，第一最终电压VN1Z)、在第二充电中断子程序S140中获得的测量结果(第二负载电压VL2Z，第二临时减小电压VM2Z，第二最终电压VN2Z)、在第三充电中断子程序S150中获得的测量结果(第三负载电压VL3Z，第三临时减小电压VM3Z，第三最终电压VN3Z)，计算第三状态电阻RBZ。

于是，在步骤S123中，计算电池21B的第一状态电阻变化率RNX。第一状态电阻变化率RNX为这样获得的值：将电池21B的第一状态电阻RBX的值除以第一状态初始电阻RBX0。在电池21B的当前充电状态SC为第二充电状态SC2的情况下和当前充电状态SC为第三充电状态SC3的情况下，同样地，以与上面介绍的相同的方式，分别计算第二状态电阻变化率RNY和第三状态变化率RNZ。

于是，在步骤S124中，判断是否已经获得分别对于第一充电状态SC1、第二充电状态SC2、第三充电状态SC3的三个电池电阻变化率(即第一状态电阻变化率RNX，第二状态电阻变化率RNY，第三状态电阻变化率RNZ)。如果第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ中的任何一个尚未获得，控制装置110进行到步骤S126。另外，如果获得了所有的第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ，控制装置110进行到步骤S125，计算电池21B的电池电阻变化率RN。

在步骤S125中，电池电阻变化率RN通过对第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ求平均来计算。电池电阻变化率RN、第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ提供了指示电池21B的劣化程度的指标。

在步骤S126中，恢复电池21B以基本电流值C0的外部充电，控制装置110完成充电中断型劣化检测子程序S120，并返回上面提到的主程序。

如由上面的介绍明了的那样，根据本发明第二实施例的车辆101的控制装置110具有充电中断型劣化检测子程序S120，其包含第一充电中断子程序S130、第二充电中断子程序S140、第三充电中断子程序S150。因此，从负载电压VL到临时减小电压VM的变化以及从临时减小电压VM到最终电压VN的变化能由中断时间段JT中无负荷条件下电池21B的端电压VA的变化检测。于是，使用由于电池21B的电池特性引起的从临时减小电压VM到最终电压VN的变化，获得由于电池21B中的电化学反应引起的电池21B的电池电阻RBX等等。另外，基于电池电阻RBX等等，能以高准确度检测用第一状态电阻变化率RNX、第二状态电阻变化率RNY、第三状态电阻变化率RNZ、电池电阻变化率RN表征的电池21B的劣化程度。

尽管参照第一实施例和第二实施例介绍了本发明，将会明了，本发明不限于这些实施例，而是可在不脱离其原理的情况下根据需要以多种变化或修改实现。例如，尽管经由家用插座或墙壁插座(AC 100V)供给电力的电源在第一实施例中被用作外部电源，经由在例如工厂中用于工业用途的工业插座供给电力的电源或充电器也可被用作外部电源。在第一与第二实施例中，相应的充电状态SC1、SC2、SC3中的第一状态电阻变化率RMX与RNX、第二状态电阻变化率RMY与RNY、第三状态变化率RMZ与RNZ的平均值被获取为电池的电池电阻变化率RM、RN。然而，相应充电状态中第一状态电阻变化率、第二状态变化率和第三状态变化率的最大值或最小值或中间值可被设置为电池的电池电阻变化率。

Claims (3)

1.一种用于车辆(1)的电池控制系统，该车辆(1)包含车体(90)、安装在车体(90)上的发动机(50)和电动机(41，42)、用作电动机(41，42)的驱动动力源的二次电池、用于使用位于车体外部的外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电装置(M1)，所述电池控制系统适用于对外部充电装置进行控制，且其特征在于包含：

劣化检测装置，用于在由外部充电装置(M1)对二次电池进行外部充电的过程中检测二次电池的劣化；以及

外部充电电流改变装置，用于：在多个预定的外部电流值(C1，C2，C3)之间，循序地改变外部充电装置(M1)使用外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电电流的量值，

其中，劣化检测装置包含电流改变型劣化检测装置，用于：使用当二次电池以所述多个外部电流值(C1，C2，C3)进行外部充电时分别在二次电池中产生的电池电压值以及所述多个外部电流值(C1，C2，C3)，检测二次电池的劣化，

电池控制系统还包含：

充电状态检测装置，用于检测二次电池的充电状态(SC)；以及

劣化检测执行装置，用于：当在外部充电装置(M1)使用外部电源对二次电池进行外部充电的同时二次电池充电状态(SC)变为指定的充电状态时，使得劣化检测装置执行二次电池劣化的检测，

其中，劣化检测执行装置为多充电状态劣化检测执行装置，用于：当二次电池的充电状态(SC)变为多个指定的充电状态中的一个时，使得检测二次电池劣化。

2.权利要求1的电池控制系统，其中，基于二次电池的电池电阻(RAX，RAY，RAZ)的量值，劣化检测装置检测二次电池的劣化。

3.一种车辆(1)，其特征在于包含：

车体(90)；

安装在车体(90)上的发动机(50)和电动机(41，42)；

用作电动机(41，42)的驱动动力源的二次电池；

用于使用位于车体(90)外部的外部电源对二次电池进行外部充电的外部充电装置；以及

根据权利要求1或2的电池控制系统。

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